【正文】 器就成問(wèn)題。 按二次型性能指標(biāo)最優(yōu)設(shè)計(jì)速度調(diào)節(jié)器的方法是基于控制作用受約束下，確定最優(yōu)控制規(guī)律，使系統(tǒng)從任意初態(tài)，以最優(yōu)性能指標(biāo)轉(zhuǎn)移到新的平衡狀態(tài)。 （1） 速度環(huán)的狀態(tài)方程 由圖55,再考慮加入給定濾波器（為了減少超調(diào)量）,則電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為 即K i = 。為了確保系統(tǒng)精度，在G LB (s)前面再串一個(gè)積分環(huán)節(jié)，則速度環(huán)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)圖如圖58所示。 速度環(huán)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)圖 x 3 = U gi 則有: 相應(yīng)狀態(tài)方程為: 其中: 把A,B代入式(521)得 [B ┊AB┊ A 2 B] = 它的秩為3, 因而此狀態(tài)方程有解,即系統(tǒng)能控。 q 11 不能選擇過(guò)大，否則使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，一般先q 11 ?1 ，選q 11 = 0。 對(duì)于單輸入系統(tǒng)，R為常數(shù)，選R=1，把以上四參數(shù)代入式（）。 [12] 速度環(huán)狀態(tài)反饋框圖 由于本設(shè)計(jì)是在速度給定降為零時(shí),尋找制動(dòng)過(guò)程最優(yōu)控制律,因而令U Gn = 0, 此時(shí)圖59成為圖510。 速度環(huán)狀態(tài)反饋簡(jiǎn)化圖 圖中K SF 是對(duì)1000r/min時(shí)，若令U SF = , 則K SF = /（1000r/min）= 若考慮速度調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器,并加入比例微分負(fù)反饋,其結(jié)構(gòu)圖如圖511所示。 （526） 比較式(526)兩邊系數(shù)有：K P = , （529） （531） 其 G s （s）由圖513求之，它實(shí)際上是速度環(huán)的控制對(duì)象。 453j z 3 = z 4 = 由此可見(jiàn),全部根都在單位圓內(nèi),所以系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 （4）速度環(huán)穩(wěn)態(tài)誤差分析 由圖532可得到系統(tǒng)誤差脈沖傳遞函數(shù)為 當(dāng)給定為單位階躍輸入時(shí)有 當(dāng)給定為速度輸入時(shí)有 第6章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本調(diào)速系統(tǒng)的全部軟件包括主程序、子程序以及中斷處理程序，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 數(shù)字PI調(diào)節(jié)器程序設(shè)計(jì) 在微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中，當(dāng)采樣頻率足夠高時(shí)，可以先按模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器，然后再離散化，就可以得到數(shù)字控制器的算法，這就是模擬調(diào)節(jié)器的數(shù)字化。 （61） 式中 K pi 為PI調(diào)節(jié)器比例部分的放大系數(shù)； t為PI調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)。 將上式離散化成差分方程，其第k拍輸出為 式（63）表述的差分方程為位置式算法，u(k)為第k拍的輸出值。位置式PI調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)清晰，P和I兩部分作用分明，參數(shù)調(diào)整簡(jiǎn)單明了。在數(shù)字控制算法中，要對(duì)u限幅，只須在程序內(nèi)設(shè)置限幅值u m ,當(dāng)u(k)u m 時(shí)，便以限幅值u m 作為輸出。 [13] 帶有積分限幅和輸出限幅的位置式數(shù)字PI調(diào)節(jié)程序框圖如圖62所示。在數(shù)字測(cè)速中，硬件電路只能對(duì)編碼器輸出脈沖起到整形、倍頻的作用，往往用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字 位置式數(shù)字PI調(diào)節(jié)器程序框圖 濾波。常有的數(shù)字濾波主要有三種，它們分別是算數(shù)平均值濾波、中值濾波和中值平均濾波。 中值平均濾波首先要設(shè)有N次采樣值，排序后得X 1 X 2 …X N ，去掉最大值X N 和最小值X 1 ，剩下的取算術(shù)平均值即為濾波后的Y值 中值平均濾波是中值濾波和算術(shù)平均濾波的結(jié)合，即能濾除偶然型干擾脈沖，又能平滑濾波，但程序較為復(fù)雜。 中斷處理程序設(shè)計(jì) 中斷程序是程序設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的部分，是控制系統(tǒng)軟件的核心，它將完成大部分計(jì)算以及控制任務(wù)。 電流環(huán)中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì) 圖62 電流環(huán)中斷服務(wù)程序簡(jiǎn)化框圖 它主要完成電機(jī)鎖零運(yùn)算、電流調(diào)節(jié)器PI運(yùn)算、輕載時(shí)電流自適應(yīng)的運(yùn)算。 （1）鎖零單元程序設(shè)計(jì) 為防止電機(jī)慢速爬行，一般模擬晶閘管都設(shè)有鎖零單元。首先檢查下速度給定U Gn 和速度反饋U Fn 是否為零或者小于某臨界值n 0 ，若不為零系統(tǒng)正常運(yùn)行。 圖63 鎖零程序框圖 （2）電流自適應(yīng)程序設(shè)計(jì) 在轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)一般是按電樞回路電流連續(xù)的情況來(lái)選取，然而當(dāng)系統(tǒng)輕載工作時(shí)，如果平波電抗器的電感量不太大，就會(huì)出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。 （a）由于電流斷續(xù)時(shí)整流裝置外特性變陡，其等效內(nèi)阻大大增加，因此，使電流環(huán)調(diào)節(jié)對(duì)象總放大倍數(shù)下降。當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)情況不同，由于電感對(duì)電流的延緩作用已在一個(gè)波頭結(jié)束，平均電壓突變后，下一個(gè)波頭的平均電流便也立即隨電壓變化。 考慮到上述兩項(xiàng)變化，平均整流電壓與平均整流電流間的傳遞函數(shù)由連續(xù)的 變成斷續(xù)時(shí)的 ，其中R ， 是斷續(xù)時(shí)電樞回路的等效電阻，如果電流調(diào)節(jié)器已按連續(xù)情況設(shè)計(jì)好了，其傳遞函數(shù)為 圖64 若用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)電流自適應(yīng)控制，只要判斷主回路電流是否連續(xù)即可，若電流連續(xù)就按PI算法，若電流斷續(xù)就按I算法。 速度環(huán)中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì) 測(cè)速軟件包括捕捉中斷服務(wù)子程序（如圖65所示）和測(cè)速時(shí)間中斷服務(wù)子程序（如圖66所示）構(gòu)成，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行到“測(cè)速允許”時(shí)，開(kāi)放捕捉中斷，但只有到旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖前沿到達(dá)時(shí)，進(jìn)入捕捉中斷服務(wù)子程序，旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖計(jì)數(shù)器M1和高頻時(shí)鐘計(jì)數(shù)器M2才真正開(kāi)始計(jì)數(shù)，同時(shí)打開(kāi)測(cè)速時(shí)間計(jì)數(shù)器T1，禁止捕捉中 66 測(cè)速時(shí)間中斷服務(wù)子程序框圖 圖65 捕捉中斷服務(wù)子程序框圖 斷，使之不再干擾計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。在這一組軟件框圖中，測(cè)速軟件僅完成M1和M2計(jì)數(shù)，轉(zhuǎn)速計(jì)算是在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷服務(wù)子程序中完成的。在中斷返回前應(yīng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)使中斷的上級(jí)程序正確可靠地恢復(fù)運(yùn)行。 其它中斷處理程序設(shè)計(jì) 中斷服務(wù)程序是控制系統(tǒng)軟件的核心，它將完成大部分計(jì)算以及控制任務(wù)， INT1中斷處理程序比較簡(jiǎn)單，它完成A/D數(shù)據(jù)讀入操作。 外部中斷INT0，完成同步校正的數(shù)據(jù)測(cè)量功能。轉(zhuǎn)速計(jì)算由速度環(huán)子程序完成。 第7章 系統(tǒng)MATLAB仿真 另外一種是面向控制系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖，使用Power System工具箱進(jìn)行調(diào)速系統(tǒng)仿真的新方法。 [14] 系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路模型主要由交流電源、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管直流橋、平波電抗器、直流電動(dòng)機(jī)等部分組成。 圖71 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 本系統(tǒng)選擇的仿真算法為ode23tb，仿真Start time設(shè)為0，Stop 。 系統(tǒng)仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析 當(dāng)建模和參數(shù)設(shè)置完成后，即可開(kāi)始進(jìn)行仿真。 圖72 從仿真結(jié)果可以看出，它非常接近于理論分析的波形。啟動(dòng)過(guò)程的第一階段是電流上升階段，突加給定電壓，ASR的輸入很大，其輸出很快達(dá)到限幅值，電流也很快上升，接近其最大值。第三階段，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定值后。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入端出現(xiàn)負(fù)偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，進(jìn)入線性調(diào)節(jié)階段，使轉(zhuǎn)速保持恒定，實(shí)際仿真結(jié)果基本上反映了這一點(diǎn)。 結(jié) 論 用軟件編程完成電流、轉(zhuǎn)速等各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化調(diào)節(jié)。在以往的數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速常用測(cè)速發(fā)電機(jī)來(lái)檢測(cè)，這種模擬測(cè)速方法的精度不夠高，在低速時(shí)更為嚴(yán)重，很難保障生產(chǎn)的高效、安全運(yùn)行，所以在本次設(shè)計(jì)中測(cè)速采用了目前較先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)速，即數(shù)字測(cè)速。本設(shè)計(jì)最后通過(guò)MATLAB系統(tǒng)仿真取得了良好的結(jié)果，各項(xiàng)性能指標(biāo)都能夠滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的要求?？傊ㄟ^(guò)本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還掌握了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) 四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。首先要感謝我敬愛(ài)的指導(dǎo)教 師敖章洪 老師在學(xué)術(shù)上的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，在思想、學(xué)習(xí)和生活等各個(gè)方面的典范作用，在科研中創(chuàng)造的良好學(xué)術(shù)氣氛，在系統(tǒng)研究和調(diào)試過(guò)程中給予的及時(shí)幫助。在此，我再一次對(duì) 敖 老師的培養(yǎng)和關(guān)懷表示誠(chéng)摯的謝意！ 同時(shí)，我要感 謝楊 老 師和潘 老師，他們對(duì)我的學(xué)習(xí)和工作嚴(yán)格要求，并耐心地教導(dǎo)激勵(lì)我們積極進(jìn)取，培養(yǎng)我們形成良好的科研作風(fēng)，所有這些，我們將終生受益。 我還要感謝常德美華尼龍有限公司的張師傅和葉師傅，他們?cè)谖业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)中提出了很多寶貴的意見(jiàn)，并讓我在廠房里專(zhuān)門(mén)查看關(guān)于單片機(jī)控制直流調(diào)速的設(shè)備和書(shū)籍，在此，向關(guān)心我的師傅們致以真誠(chéng)的感謝。我對(duì)他們致以真誠(chéng)的謝意和衷心的祝福。 附錄A KP ；定義內(nèi)存單元 TI EQU 42H KI EQU 44H FANKUI EQU 46H EK EQU 48H EK2 49H MIDEL1 EQU EQU EQU 53H MIDEL5 EQU 55H RR EQU EQU EQU EQU 61H TDG 62H TDS EQU 63H ORG0000H LJMP XIUGAI **********主程序**************** MAIN： 100MOVTI，MOVTD，MOVEK1， 0 MOVINPUT, MOV B， 1 MOV B， TI A MOV A， KP ；計(jì)算KD的值 MULAB DIVAB MOVKD， ***********數(shù)字PI增量運(yùn)算程序*********** MOV R0， INPUT LCALL R1， EK ；將計(jì)算結(jié)果保存EK LCALL MOV R1， EK1 LCALL R1， MIDEL1 LCALL R0， KP LCALL R1， MIDEL2 LCALL R0， KI MOV ZMUL MOV ZSTR MOV R1， MIDEL3 LCALL R1， MIDEL4 LCALL R0， EK1 MOV ZSUB MOV ZSTR MOV R1， MIDEL5 ACALL R1， MIDLE6 LCALL R0， MIDLE4 ACALLR1， DRUK ACALL R0， ZADD MOV UK ACALLEK2,；交換部分內(nèi)存單元值 MOV UK1， UK MOV ；將UK值輸出 MOV UK MOV DELAY MOV DPTR , 78FFFH DPTR MOVRR, 5 DJNZ 79FFFH MOV A, $ AJMP A, R0 RET ZSTR: MOV, R1, A A, R0 MOV R0 MOV R1 MUL **************中斷程序**************** XIUGAI:JNB ；判斷哪個(gè)按鍵按下 JNB , ZTI JNB , ZTD JNB ZKP: ACC ；增加PK值 PUSH DELAY1 A, A, KP, A AJMPDISPLAY ；減小PK值 PUSH PSW ACALL STARTT MOV A, 1 MOV A AJMPDISPLAY ；增加TI值 PUSH PSW ACALL ；判斷是否為擾動(dòng) JB, STARTT MOV TI ADD 1 MOV JTI:PUSHACCPUSH PSW ACALL , STARTT MOV A, 1 MOVTI, A AJMP ZTD: PUSHACC ；增加TD值 PUSH PSW DELAY1 STARTT MOV TD ADD 1 MOV JTD: PUSH DELAY1 ；判斷是否為擾動(dòng) JB, STARTT MOV TD DEC 1 MOV ************顯示程序************* DISPLAY: MOV A,KP A MOV R5, TABLE MOVC A ANLA, 0FH MOVC TI DA A MOV R5, TABLE MOVC A+DPTR MOV TIG, R5 SWAP 0FH MOVC A+DPTR MOVTIS,A, TD DA R5, A, A+DPTR MOV TDG, A MOV A, R5 SWAP A, A+DPTR MOVTDS, A LCALLLED STARTT: POPPSW RETI LED: MOV R0, KPG LED1: A,SBUF, A LED2:TI, LED2 CLR TI INC R0 DJNZ LED1 RET R4, 50 R3, 200 DJNZ $ DJNZ D3 DELAY1: MOV 。R3, 248 DJNZ R4, D4 RET TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H 附錄B 系統(tǒng)總圖 把科學(xué)發(fā)展觀貫徹落實(shí)到忠實(shí)履行新使命的實(shí)踐中 遼寧省農(nóng)村信用社案件警示錄觀后感 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